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Kohlestaubfeueruns
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Die Erfindung betrifft eine Kohlestaubfeuerung, insbesondere für keramische
Brennöfen, mit mindestens einem Brenner, der an eine Luftversorgung angeschlossen
und mit Kohlestaub beaufschlagbar ist.
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Die bekannten Anordnungen dieser Art arbeiten mit extern hergestelltem
Kohlestaub, der in ein Silo eingebracht und von hier aus mittels eines Luftstroms
den einzelnen Brennern zugeführt wird. Die zum Transport des Kohlestaubs benötigte
Luft stellt dabei gleichzeitig die Verbrennungsluft dar. Hierbei ergibt sich demnach
eine auf dem Transportvermögen
der Luft beruhende Abhängigkeit zwischen
Luftdurchsatz und Kohlestaubdurchsatz, die in der Regel von dem zur Erzielung einer
optimalen Verbrennung erforderlichen Verhältnis von Luftdurchsatz und Kohlestaubdurchsatz
abweicht. Normalerweise ergibt sich hierbei infolgedessen ein hoher Luftüberschuß,
was sich negativ auf die Wärmewirtschaftlichkeit auswirkt. Das Transportvermögen
der Luft hängt seinerseits von der Länge der zu überwindenden Distanz ab, was bei
der Versorgung mehrerer aus einem gemeinsamen Silo gespeister, ungleich weit hiervon
entfernter Brenner zu einer ungleichmäßigen Beaufschlagung der einzelnen Brenner
und infolgedessen zu einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung im Ofen führt, was
sich negativ auf die Qualität der herzustellenden Erzeugnisse auswirken kann. Ein
weiterer Nachteil der bekannten Anordnungen ist darin zu sehen, daß das hierbei
sich ergebende Staub-Luftgemisch eine hohe Explosionsgefahr e ergibt. Das gilt sowohl
für die Beaufschlagung der Brenner, als auch für die Versorgung des Silos, sofern
diesem der Kohlestaub ebenfalls mittels eines Luftstroms zugeführt wird, wovon vielfach
zur Vermeidung eines offenen Transports auf Transportbändern Gebrauch gemacht wird.
Ganz abgesehen davon ergibt sich hierbei trotz aufwendiger Filteranlagen und dergleichen
eine vergleichsweise hohe Schmutz- bzw.
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Staubbelästigung. Außerdem ist davon auszugehen, daß eine Luftförderung
von Kohlestaub nur dann störungsfrei arbeitet, wenn der Kohlestaub verhältnismäßig
homogen ist, d.h. praktisch eine sortierte Korngröße aufweist. Für einen derartigen
Kohlestaub müssen jedoch nicht nur hohe Einstandspreise bezahlt werden, vielmehr
kann sich die Verwendung einer sortierten Korngröße auch ungünstig auf die Temperaturverteilung
im
Ofen auswirken, insbesondere wenn es sich um einen verhältnismäßig großen Ofenraum
handelt, da davon auszugehen ist, daß hierbei praktisch sämtliche Kohlestaubteilchen
nahezu gleichzeitig zu brennen beginnen und nach einer mehr oder weniger gleichen
Flug strecke wieder erlöschen.
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Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Lösungen eine Anordnung eingangs erwähnter
Art so zu verbessern, daß nicht nur eine hohe Arbeits-und Funktionssicherheit und
Sauberkeit, sondern auch eine optimale Verbrennung und eine gleichmäßige Temperaturverteilung
im Ofen und insgesamt eine hohe Wärmewirtschaftlichkeit gewährleistet sind.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung in überraschend
einfacher Weise dadurch, daß an jeden Brenner ein Mahlwerk angesetzt ist, das seinerseits
an einen Kohlebunker angeschlossen ist.
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Hierbei wird demnach der benötigte Kohlestaub erst am Ort des Bedarfs
erzeugt. Der Kohlebunker kann daher mit Nußkohle oder dergleichen beliebiger Qualität
beschickt werden, was günstige Einstandspreise ermöglicht und einen einfachen Transport
mittels einer Schnecke oder dergleichen gewährleistet, wodurch der apparative Aufwand
zur Schmutzabscheidung in Grenzen bleibt und dennoch die Staubbelästigung verhältnismäßig
niedrig ist0 Gleichzeitig ist hierbei der Entstehung explosiver Staub-Luftgemische
wirksam vorgebeugt. Die Dosierung des dem einzelnen Brenner zugeführten Kohlestaubs
kann hierbei einfach über die Drehzahl der Mahlorgane des betreffenden Mahlwerks
geregelt
werden. Dies läßt sich in vorteilhafter Weise mit verhältnismäßig einfachen Mitteln
in Abhängigkeit von der Ofentemperatur bewerkstelligen. Bei mehreren Brennern ist
hierbei eine gleichförmige Beaufschlagung sämtlicher Brenner durch Bewerkstelligung
gleicher Arbeitsgeschwindigkeiten der betreffenden Mahlwerke ohne weiteres zu bewerkstelligen.
Andererseits ist es aber in vorteilhafter Weise auch ohne weiteres möglich, einzelne
Brenner stärker oder schwächer zu beaufschlagen, sofern dies im Hinblick auf die
Temperaturführung im Ofen erwünscht sein sollte. Hierzu sind lediglich die Übersetzungsverhältnisse
im mahlwerkseitigen kinematischen Antriebszug entsprechend zu verändern, was beispielsweise
ohne weiteres durch Verwendung von Vorgelegen mit auswechselbaren Antriebselementen
bewerkstelligt werden kann.
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Infolge der den erfindungsgemäßen Maßnahmen zugrunde liegenden Erzeugung
des benötigten Kohlestaubs direkt am Brenner, kommt ein Transport des Kohlestaubs
mit Hilfe der Verbrennungsluft in Wegfall. Diese kann daher in vorteilhafter Weise
entsprechend den zur Erzielung einer optimalen Verbrennung und Temperaturführung
erforderlichen Bedürfnissen dosiert werden, ohne daß auf andere Größen Rücksicht
genommen werden müßte Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist darin
zu sehen, daß der durch die Mahlwerke erzeugte, nicht sortierte Kohlestaub eine
Korngrößenverteilung mit einer verhältnismäßig großen Bandbreite und damit sowohl
kleine, schnell entflammbare und kurze Zeit brennende als auch große, schwer entflammbare
und längere Zeit brennende Teilchen aufweist, so daß in vorteilhafter Weise auch
bei verhältnismäßig großen Ofenquerschnitten der gesamte Querschnitt mit brennenden
Teilchen beaufschlagt und damit
eine verhältnismäßig gleichmäßige
Temperaturvertei lung erreicht werden kann.
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Zweckmäßige Fortbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der übergeordneten
Maßnahmen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung
näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt eine Frontansicht einer auf einen keramischen
Brennofen aufgesetzten Heizeinheit mit zwei Brennerreihen.
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In der Zeichnung ist mit 1 die Decke des ansonsten nicht weiter dargestellten
keramischen Brennofens bezeichnet. Der Aufbau und die Funktionsweise derartiger
Öfen sind bekannt und bedürfen daher an dieser Stelle keiner weiteren Erläuterung
mehr. Zur Beheizung des etwa im Durchlaufbetrieb mit zu brennenden Ziegeln oder
dergleichen beaufschlagten Ofenraums sind mehrere Heizeinheiten der in Figur 1 dargestellten
Art vorgesehen. Diese Heizeinheiten umfassen jeweils mehrere, in Reihen nebeneinander
angeordnete Brenner der bei 2 angedeuteten Art. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
sind zwei parallel nebeneinander angeordnete Brennerreihen 3 bzwo 4 vorgesehen.
Die Brenner 2 sind in Ausnehmungen 5 der Ofendecke 1 eingesetzt und durch Flansche
6 hieran abgestützt.
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Als Heizmaterial findet Kohle Verwendung, die in Form von Nußkohle
oder dergleichen in einen hier der ganzen Heizeinheit zugeordneten Bunker 7 eingeworfen
und den Brennern 2 in Form von Kohlestaub in genau dosierter Menge zugeführt wird.
Die Nußkohle kann dem Bunker 7
einfach mittels einer hier nicht
näher dargestellten Förderschnecke zugeführt werden, was einen verhältnismäßig sauberen
und dennoch reibungslosen Betriebsablauf gestattet. Zur Erzeugung des den Brennern
2 zuzuführenden Kohlestaubs ist jedem Brenner 2 ein Mahlwerk 8 zugeordnet. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel sind die Mahlwerke 8 einfach auf die jeweils zugeordneten Brenner
2 aufgesetzt, die praktisch stehend in die Ofendecke 1 eingesetzt sind, so daß die
Schwerkraft ausreicht, um den von den Mahlwerken 8 erzeugten Kohlestaub den Brennern
2 bzw0 dem Ofenraum zuzuführen. Der über die gesamte Heizeinheit sich erstreckende
Bunker 7 ist pro Brenner bzw. diesem zugeordneten Mahlwerk mit einem Ausschüttrichter
9 versehen, der in eine mahlwerkseitige, im dargestellten Ausführungsbeispiel einfach
als Rohrstutzen ausgebildete Einzugskammer 10 mündet. Zur Bewerkstelligung eines
reibungslosen Kohlenachschubs aus dem Bunker 7 kann dieser mit einer in der Zeichnung
bei 11 angedeuteten Vibrationseinrichtung versehen sein. Die bunkerseitigen Ausschüttrichter
9 sind in Fällen dieser Art zweckmäßig mittels eines beweglichen Leitungsabschnitts
12, beispielsweise eines Schlauchabschnitts oder dergleichen mit den mahlwerksseitigen
Einzugskammern 10 verbunden, um die Vibrationsbewegungen von den Mahlwerken fernzuhalten.
Die Mahlwerke 8 sind ausgangsseitig mit einer Auswurfkammer 13 versehen, die direkt
an den jeweils zugeordneten Brenner 2 angesetzt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
bestehen die Brenner 2 aus jeweils einem zentral in ein Luftversorgungsrohr 14 eingesetzten
Brennstoffrohr 15, das mahlwerksseitig mit einem das Luftversorgungsrohr 14 überragenden
Einwurftrichter 16 versehen ist, der an die mahlwerksseitige Auswurfkammer 13
angeschlossen
ist. Zum Ausgleich von Montageungenauigkeiten kann zwischen Einwurftrichter 16 und
Auswurfkammer 13 vorteilhaft ein kurzer beweglicher Leitungsabschnitt 17, etwa ein
Schlauchabschnitt oder dergleichen eingesetzt sein. Das das Brennstoffrohr 15 umgebende
Luftversorgungsrohr 14 der Brenner 2 ist mittels jeweils einer durch einen Schlauch
oder dergleichen gebildeten Versorgungsstutzens 18 an einen über die gesamte Heizeinheit
sich erstreckenden Luftverteilerkanal 19 angeschlossen. Der Luftverteilerkanal 19
ist in an sich bekannter Weise mittels eines hier nicht näher dargestellten Gebläses
beaufschlagbar. Zur Dosierung der den einzelnen Brennern zugeführten Verbrennungsluft
sind im Bereich der Versorgungsstutzen 18 Schieber 20 vorgesehen, die manuell und/oder
motorisch betätigt werden können. Zur Aufnahme der Versorgungsstutzen 18 sind die
Luftversorgungsrohre 14 mit einem vom Brennstoffrohr 15 durchsetzten AbschluB-topf
21 versehen, der einen seitlich abstehenden Anschlußstutzen 22 aufweist.
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Das Brennstoffrohr 15 der Brenner 2 mündet mit seinem freien Austrittsende
in eine mit einer Austrittsdüse 23 versehene, an das Luftversorgungsrohr 14 angesetzte
Mischkammer 24, in welcher der durch das Brennstoffrohr 15 herabfallende, in dieses
durch das jeweils zugeordnete Mahlwerk 8 eingeworfene Kohlestaub mit der über das
Luftversorgungsrohr 14 herangeleiteten Verbrennungsluft vermischt wird und anschließend
durch die Austrittsdüse 23 in den zu beheizenden Ofenraum austritt. Infolge der
im Ofenraum herrschenden Temperatur erfolgt dabei eine Selbstzündung der Kohlestaubpartikel,
so daß eine Zündvorrichtung nicht erforderlich ist. Die Einstellung optimaler Verbrennungs-
verhältnisse
bzw. des gewünschten Temperaturprofils erfolgt einfach über eine entsprechende Dosierung
der Verbrennungsluft mittels des bzw. der Schieber 20 sowie des zugeführten Kohlestaubs
mittels einer entsprechenden Einstellung der Arbeitsgeschwindigkeit des bzw. der
Mahlwerke 8. Der Luftdurchsatz und der Kohlestaubdurchsatz sind hierbei ersichtlich
unabhängig voneinander dosierbar.
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Die Mahlwerke 8 können mit Einzelantrieben versehen sein, die durch
eine entsprechende Steuer- bzw. Regelungseinrichtung miteinander gekoppelt sind0
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zum Antrieb der Mahlwerke 8 zwei parallel
nebeneinander angeordnete Wellen 25 vorgesehen, die jeweils sämtlichen Mahlwerken
einer Brennerreihe zugeordnet sind. Die Wellen 25 sind ihrerseits mittels einer
Kette 26 mit einem gemeinsamen, im Bereich einer Stirnseite der gesamten Heizeinheit
angeordneten Antriebsmotor 27 verbunden. Die Drehzahl des Motors 27 und damit die
Arbeitsgeschwindigkeit der Mahlwerke 8 ist zweckmäßig in Abhängigkeit von der Ofentemperatur
gesteuert.
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Hierdurch ergibt sich praktisch eine Selbststeuerung der Kohlestaubproduktion
durch die Ofentemperatur.
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Zur Übertragung des Drehmoments von den Wellen 25 auf die jeweils
zugeordneten Mahlwerk 8 sind diesen hier als Schneckengetriebe mit einem mahlwerksseitigen
Schneckenrad 28 und einer wellenseitigen Schnecke 29 ausgebildete Vorgelege zugeordnet,
mit denen die gewünschte Drehzahlüber- bzw. -untersetzung erzielbar ist. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel sollen alle Mahlwerke 8 der gesamten Heizeinheit mit gleicher
Drehzahl arbeiten, d.h. es werden alle Brenner 2 der gesamten Heizeinheit mit der
gleichen Menge Kohlen-
staub beaufschlagt. Vielfach erweist es
sich jedoch als erwiinscht, einzelne Brenner stärker oder schwächer zu beaufschlagen,
um ein gewünschtes Teiperaturprofil i Ofenraum zu erreichen. Dies läßt sich bei
Anordnungen der dargestellten Art einfach dadurch erreichen, daß durch Austausch
von Antriebselementen i Bereich der den Mahlwerken zugeordneten Vorgelege eine Änderung
des Übersetzungsverhältnisses herbeigeführt wird. Im dargestellten Ausfuhrunysbeispiel
sollen hierzu die Schneckenräder 28 und/oder die Schnecken 29 einfach auswechselbar
angeordnet sein.
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Zur Bildung der Mahlwerke 8 können Einrichtungen an sich bekannter
Art Verwendung finden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Mahlwerke 8
mit einer drehbar in einem Gehäuse 30 gelagerten, vorzugsweise in Förderrichtung
konisch sich erweiternden Schnecke 31 versehen, die mittels des jeweils zugeordneten
Schneckenrads 28 angetrieben ist. Der Schnekke 31 ist in Förderrichtung eine Kalibrierscheibe
32 nachgeordnet, die mit Durchgangsöffnungen 33 versehen ist, durch welche die Kohle
durch die Schnecke 31 hindurchgepreßt wird. Hierbei entstehen in vorteilhafter Weise
unterschiedliche Korngrößen, was zu unterschiedlichen Fallgeschwindigkeiten und
wie weiter oben bereits ausgeführt wurde, zu unterschiedlichen Brenndauern und Brennstrecken
und damit insgesamt zu einer sauberen langgestreckten Flamme führte Die Wellen 25
sind im Bereich der Schnecken 29 auf Konsolen 24 aufgenormen an denen gleichzeitig
die jeweils zugeordneten Mahlwerke 8 befestigt sind. Die Konsolen 34 sind seitlich
an ein über die gesamte Heizeinheit sich erstreckendes Gestell 35 angesetzt,
an
dem gleichzeitig der Luftverteilerkanal 19 aufgehängt sein kann. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel ist das Gestell 35 mit einem Aufbau 36 versehen, auf dem der
der gesamten Heizeinheit zugeordnete Bunker 7 abgesetzt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
stützt sich der Aufbau 36 über Vibrationspuffer 37 auf dem Gestell 35 ab.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung findet die Vermischung von Kohlestaub
und Luft erst in der mit der Austrittsdüse 22 versehenen Mischkammer 24, d.h. austrittsnah,
statt. Gleichzeitig ist sichergestellt, daß die in die Mischkammer einströmende
Luft im in die Mischkaimer hineinragenden Brennstoffrohr 14 eine leichte Sogwirkung
erzeugt, was ein Hochströmen von Luft vermeidet und einen zuverlässigen Kohlestaub~
nachschub ergibt. Die Mischkammer 24 mit Austrittsdllse 23 ist infolge der Schleifwirkung
des Kohlestaubs eine hohen Verschleißangriff ausgesetzt. Es ist db her zweckmäßig,
zuiindest diesen Bereich der Brenner 2 aus keramischem Material, vorzugsweise Siliciuicarbid,
herzustellen und gegebenenfalls mit dem aus Stahl herstellbaren Luftversorgungsrohr
14 zu verschrauben. Dadurch, daß hier der Kohlestaub erst austrittsnah in den Luftstroms
eintritt, bleibt der Aufwand für die Keramikausführung in diese Bereich in Grenzen.
Gleichzeitig gewährleistet dieses Material eine hohe Temperatur- und Wechselteiperaturbeständigkeit.
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Vorstehend ist zwar ein besonders bevorzugtes Ausfh~ rungsbeispiel
der Erfindung näher erläutert, ohne daß jedoch hiermit eine Beschränkung verbunden
sein soll. Vielmehr stehen dem Fachmann eine Reihe von M6glichkeiten zur Verfugung,
ul den allgereinen Gedanken der erfindungsgemäßen Losung an die Verhältnisse des
Einzelfalls anzupassen.
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